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48V轉(zhuǎn)5V/3AAH8691-24v轉(zhuǎn)8.4v3A電源模塊的DC-DC模塊輸出功率是15WAH8691-24v轉(zhuǎn)8.4v3A電源模塊,它AH8691-24v轉(zhuǎn)8.4v3A電源模塊的輸出可以再作為其他電源模塊的散彎輸入 ,沖鍵悶但是其他所有電源模塊的功率之和(各模塊的功率計(jì)算公式為輸出功率除以效率)必須小于15W。
后面小模塊的輸入濾波電容可以省去,因?yàn)?V/3A的DC-DC模塊的輸出電亮褲容已經(jīng)是按照3A電流的容量設(shè)置的,當(dāng)然如果后面小模塊的輸入濾波電容是裝在模塊內(nèi)部,保留那些輸入電容也不會有不好的影響 。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件的模塊化設(shè)雹橋計(jì)
隨著人們對于環(huán)境監(jiān)測要求的不斷提高 ,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以其投資成本低 、架設(shè)方便、可靠性高的性能優(yōu)勢得到了比較廣泛的應(yīng)用。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要實(shí)現(xiàn)采集、處理、通信等多個功能,因此硬件上采用模塊化設(shè)計(jì)可以大大提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和安全性。那么下面我就來討論一下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件的模塊化設(shè)計(jì)。
1 CC2430芯片簡介
CC2430是一款工作在2.4 GHz免費(fèi)頻段上,支持IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)芯片 。該芯片具有很高的集成度 ,體積小功耗低。單個芯片上整合了ZigBee射頻(RF)前端 、內(nèi)存和微控制器。CC2430擁有1個8位MCU(8051),8 KB的RAM,32 KB、64 KB或128 KB的Flash ,還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC),4個定時器(Timer),AESl28協(xié)處理器 ,看門狗定時器(Watchdog-timer),32.768 kHz晶振的休眠模式定時器,上電復(fù)位電路(Power-on-Reset) ,掉電檢測電(Brown-out-Detection),以及21個可編程I/O接口 。
CC2430芯片采用0.18μm CMOS工藝生產(chǎn),工作時的電流損耗為27 mA;在接收和發(fā)射模式下,電流損耗分別為26.7 mA和26.9 mA;休眠時電流為O.5 μA。CC2430的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動模式的超短時間的特性 ,特別適合那些要求電池壽命非常長的應(yīng)用。
2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由若干采集節(jié)點(diǎn)、1個匯聚節(jié)點(diǎn) 、1個中轉(zhuǎn)器、1個上位機(jī)控制中心組成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示 。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理和通信工作;匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)起和維護(hù),收集并上傳數(shù)據(jù) ,將中轉(zhuǎn)器下發(fā)的命令通告采集節(jié)點(diǎn);中轉(zhuǎn)器負(fù)責(zé)上傳收集到的數(shù)據(jù)并將控制中心發(fā)出的命令信息傳遞給匯聚節(jié)點(diǎn);控制中心負(fù)責(zé)處理最終上傳數(shù)據(jù),并且可以由用戶下達(dá)網(wǎng)絡(luò)的操作命令。
采集節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)由CC2430作為控制核心,采集節(jié)點(diǎn)可采集并傳遞數(shù)據(jù) ,匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集所有采集節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)。中轉(zhuǎn)器采用ARM處理器作為控制核心,和匯聚節(jié)點(diǎn)采用串口通信,以GPRS通信方式和上位機(jī)控制中心進(jìn)行交互 。上位機(jī)控制中心實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互 ,可以處理 、顯示上傳的數(shù)據(jù)并且可以直接由客戶下達(dá)網(wǎng)絡(luò)動作執(zhí)行命令。
3 節(jié)點(diǎn)模塊化設(shè)計(jì)
匯聚節(jié)點(diǎn)和采集節(jié)點(diǎn)在硬件配置上基本相同,采用模塊化設(shè)計(jì)使得設(shè)計(jì)通用性更好。
每個節(jié)點(diǎn)主要由控制模塊、無線模塊、采集模塊 、電源模塊4部分構(gòu)成 。
3.1 控制模塊
控制模塊主要由CC2430及其外圍電路構(gòu)成,完成對采集數(shù)據(jù)的處理、存儲以及收發(fā)工作 ,并對電源模塊進(jìn)行管理。芯片CC2430包括21個可編程I/0口,其中8路A/D接口,可滿足多路傳感器的采集、處理需求。CC2430自帶了一個復(fù)位接口,外接一個復(fù)位按鍵可以實(shí)現(xiàn)硬件初始化系統(tǒng)。32 MHz晶振提供系統(tǒng)時鐘 ,32.768 kHz晶振供系統(tǒng)休眠時使用 。
節(jié)點(diǎn)選用芯片F(xiàn)M25L256作為存儲設(shè)備,這是一款256 Kb鐵電存儲器,其SPI接口頻率高達(dá)25 MHz ,低功耗運(yùn)行以及10年的數(shù)據(jù)保持力保證了節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲的低成本以及可靠性。
3.2 無線模塊
無線模塊負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)和命令的傳輸,因此,合理設(shè)計(jì)無線模塊是節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定櫻肆掘 、高效通信的重要保證。
深圳振邦微 公司提供了一個適用于CC2430的微帶巴倫電路 ,這個設(shè)計(jì)把無線電RF引腳差分信號的阻抗轉(zhuǎn)換為單端50 Ω 。由于該電路直接影響節(jié)點(diǎn)的通信質(zhì)量,在使用前必須對其進(jìn)行仿真驗(yàn)證。設(shè)脊核計(jì)中選用ADS仿真軟件進(jìn)行仿真,采用了版圖和原理圖的聯(lián)合仿真方法。仿真電路圖如圖5所示 ,微帶電路為深圳振邦微 提供的微帶巴倫電路,分立元件均選自村田公司元件庫內(nèi)的模型,嚴(yán)格保證了仿真數(shù)據(jù)的`真實(shí)性和可靠性 。巴倫電路在工作頻段內(nèi)(2.400~2.4835 GHz)信號傳輸特性高效、穩(wěn)定。
3.3 采集模塊
采集模塊負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)并調(diào)理數(shù)據(jù)信號。本設(shè)計(jì)中 ,監(jiān)測的是土壤的溫度和濕度數(shù)據(jù),采用的傳感器是AH WD-3A型土壤溫度傳感器以及TDR-3型土壤水分傳感器 。
AH WD-3A型土壤溫度傳感器采用精密鉑電阻作為感應(yīng)部件,其阻值隨溫度變化而變化。為了準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,采用四線法測量電阻原理 ,將電阻信號調(diào)理成CC2430芯片A/D通道能采樣的電壓信號。由P354運(yùn)算放大器、高精度精密貼片電阻以及2.5 V電源構(gòu)成10 mA恒流源 。10 mA的電流環(huán)流經(jīng)傳感器電阻R1、R2將電阻信號轉(zhuǎn)換成為電壓信號,由差分放大器LT1991一倍增益將信號轉(zhuǎn)換為單端輸出送入CC2430芯片的ADC通道進(jìn)行采樣。
TDR-3型土壤水分傳感器輸出信號即為電壓信號。傳感器輸出信號通過P354運(yùn)算放大器送入CC2430芯片的ADC通道進(jìn)行采樣。
3.4 電源模塊
電源模塊負(fù)責(zé)調(diào)理電壓 、分配能量,分為充電管理模塊、雙電源切換管理模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊3個模塊 。本設(shè)計(jì)中采用額定電壓12 V 、電容量3 Ah的鉛酸電池供電。
作為環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 ,節(jié)點(diǎn)需要在野外無人看守的情況下進(jìn)行工作,能量補(bǔ)給是系統(tǒng)持續(xù)工作的重要保證。本設(shè)計(jì)采用太陽能電池板為節(jié)點(diǎn)在野外工作時進(jìn)行電能的補(bǔ)給,充電管理模塊則是根據(jù)日照情況以及電池能量狀態(tài)對鉛酸電池進(jìn)行合理、有效的充電 。光電耦合器TLP521-100和場效應(yīng)管Q共同構(gòu)成了充電模塊的開關(guān)電路 ,可以由CC2430芯片的I/0口很方便地進(jìn)行控制。
在太陽能電池板對電池充電時,電池不能對系統(tǒng)進(jìn)行供電,因此設(shè)計(jì)中采用了雙電源供電方式 ,保持“一充一供”的工作狀態(tài),雙電源切換管理模塊負(fù)責(zé)電源的安全、快速切換。如圖10所示,采用了兩個開關(guān)電路對兩塊電源進(jìn)行切換 。
在電源進(jìn)行切換時 ,總是先打開處于閑置狀態(tài)的電源,再關(guān)閉正在為系統(tǒng)供電的電源,因此會在一段短暫的時間內(nèi)同時有兩個電源對系統(tǒng)供電,這是為了防止系統(tǒng)出現(xiàn)掉電情況。
電源模塊需提供5 V 、3.3 V、2.5 V等多組電源以滿足節(jié)點(diǎn)各模塊的供能需求。由于系統(tǒng)電源組較多 ,電壓轉(zhuǎn)換模塊采用了開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器以及低壓差線性穩(wěn)壓器等多種電壓轉(zhuǎn)換芯片來對電源進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,同時要確保電源模塊供能的高效性 。
結(jié)語
節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)對整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)至關(guān)重要。本設(shè)計(jì)采用了功能強(qiáng)大的射頻芯片CC2430作為核心管理芯片,能較好地完成數(shù)據(jù)采集、分析 、傳輸?shù)榷鄠€功能。硬件的模塊化設(shè)計(jì)大大加強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性、可靠性和通用性 ,在野外無人值守的情況下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以長期、穩(wěn)定地進(jìn)行環(huán)境方面的監(jiān)測 。
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你這鍵稿枝個問題,是電源模塊并聯(lián)引起的問題 ,在空載時你兩個電源輸出端沒有帶負(fù)載,輸出阻抗大輕載時問題不大。帶了負(fù)載后,由于連電源的輸出阻抗不一樣 ,輸出電源之間有回流存在,稿敏因此,在兩電源的輸出極串接敬喊整流二極管,這樣就會沒有問題
改成12V 3A的AH8691-24v轉(zhuǎn)8.4v3A電源模塊,這電壓變AH8691-24v轉(zhuǎn)8.4v3A電源模塊了AH8691-24v轉(zhuǎn)8.4v3A電源模塊,電流大掘畢頃小是數(shù)尺負(fù)載決定的 ,從功率上考慮倒是可以。但是,開關(guān)電源的電壓在設(shè)計(jì)時就確定了,用戶使用時 ,是不能隨便改動的。
要修改電壓,需要改動多個元件的,這個自己是改不判陸了的 。
根據(jù)客戶要求的不同 ,我司有針對AH8691-24v轉(zhuǎn)8.4v3A電源模塊產(chǎn)品多種技術(shù)處理方案,技術(shù)資料也有所不同,所以不能直接呈現(xiàn),有需求的客戶請與聯(lián)系我們洽淡13715099949/聯(lián)系13715099949/13247610001 ,謝謝!
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